Laser Welding vs. Traditional Welding: A Head-to-Head Comparison

Technologie svařování je všudypřítomná - od velkolepých mostů až po složité elektronické součástky. S neustálým technologickým pokrokem se neustále inovují i metody svařování. Laserové svařování, jako nově vznikající technologie svařování vysokoenergetickým paprskem, se postupně objevuje v různých oblastech díky své vysoké přesnosti, účinnosti a nízké deformaci, což představuje významnou výzvu pro tradiční metody svařování.

Tento článek se zabývá srovnáním laserového svařování a tradičních metod svařování a poskytuje podrobné vysvětlení z různých hledisek, jako jsou principy fungování, výhody a nevýhody a rozsah použití. To vám pomůže získat ucelenější představu o výhodách a omezeních laserového svařování a ostatních metod svařování a poskytne vám to vodítko pro výběr vhodné metody svařování pro různá odvětví.

Jak funguje laserové svařování?

Laserové svařování využívá laser jako zdroj tepla k zahřátí materiálů, které se roztaví a spojí. Díky vynikající monochromatičnosti a směrovosti laseru jej lze snadno zaostřit do velmi jemného bodu s extrémně vysokou hustotou energie v tomto bodě. Hlavní charakteristikou laserového svařování je proto vysoký poměr hloubky a šířky svaru.

Laserové svařování lze provádět v atmosféře a někdy se na základě požadavků na zpracování používá ochranný plyn. Lasery mohou svařovat materiály s vysokou teplotou tání a v některých případech lze dosáhnout svařování různorodých materiálů.

S rozvojem průmyslových laserů, řídicích technologií a obráběcích strojů se vláknové laserové svářečky vyvíjejí směrem k menším, kompaktnějším, účinnějším, odolnějším a spolehlivějším. Jsou vybaveny počítači, otočnými čočkami, vícekanálovým dělením paprsku a přenosem po vláknech, což zvyšuje provozní flexibilitu a úroveň automatizace.

Výhody laserového svařování

Krátká doba ozařování laserem a extrémně rychlý proces svařování

To nejen pomáhá zvýšit produktivitu, ale také zabraňuje snadné oxidaci svařovaného materiálu. Tepelně ovlivněná zóna je malá, takže je vhodná pro svařování vysoce citlivých tranzistorových součástek. Při laserovém svařování nevzniká struska a není nutné odstraňovat z obrobku oxidový film. Lze jím svařovat i přes sklo, díky čemuž je zejména vhodné pro svařování v miniaturních přesných přístrojích.

Svařování různorodých materiálů

Lasery mohou svařovat nejen kovové materiály stejného typu, ale také nesourodé kovové materiály, a dokonce i kovové a nekovové materiály. Například použití keramiky jako základu pro integrované obvody je náročné. s jiné metody svařování z důvodu vysokého bodu tání keramiky a nevhodnosti použití tlaku. Svařování laserem je však poměrně snadné. Laserové svařování samozřejmě nemůže svařovat všechny různorodé materiály.

Vysoká stupeň automatizace

Laserové svařování lze snadno automatizovat a inteligentně řídit. Prostřednictvím CNC systémů a robotických technologií lze dosáhnout vysoce přesných a vysoce účinných svařovacích procesů, čímž se omezí manuální zásahy, zvýší produktivita a sníží náklady na pracovní sílu.

Jaké jsou běžné metody svařování? Jaké jsou mezi nimi rozdíly?

Pochopení principů fungování a vlastností tradičních metod svařování pomáhá pochopit rozdíly mezi laserovým svařováním a ostatními metodami svařování, a tím objasnit vhodnou metodu svařování pro vaše potřeby.

Obloukové svařování

Obloukové svařování využívá jako zdroj tepla intenzivní elektrický oblouk, který vzniká mezi elektrodou a kovovým obrobkem. Vysoká teplota oblouku lokálně taví elektrodu a kovový obrobek. Přídavný kov v elektrodě se rovněž taví a vstupuje do roztaveného bazénu. Po ochlazení a ztuhnutí taveniny, tvoří svarový šev spojující elektrodu a obrobek.

Existuje mnoho typů obloukového svařování, včetně svařování SMAW (svařování v ochranné atmosféře), svařování MIG (svařování v inertním plynu), svařování TIG (svařování wolframovým inertním plynem), plazmového svařování a svařování pod tavidlem.

Laserové svařování vs. obloukové svařování

Laserové svařování využívá jako zdroj tepla laserový paprsek s vysokou hustotou energie, zatímco obloukové svařování využívá elektrický oblouk, který vzniká mezi elektrodou a obrobkem. Energie laserového paprsku je koncentrovaná, což vede k nízkému příkonu tepla, úzké tepelně ovlivněné zóně a minimální deformaci svařence, takže je vhodné pro přesné svařování. svařování a svařování tenkých plechů. Naproti tomu obloukové svařování má vysoký tepelný příkon, přirozeně širší tepelně ovlivněnou zónu a větší svařovací deformaci, takže je vhodné pro svařování velkých konstrukčních dílů.
Laserové svařování je mnohem rychlejší svařování rychlejší než obloukové svařování, s vyšší přesností a kvalitou svaru. Laserové svařování je bezkontaktní svařovací proces, který nevyžaduje přídavný kov, a svařovací proces je bez kouře a snadno se automatizuje. Obloukové svařování vyžaduje přídavný kov a při svařování vznikají výpary a záření oblouku, které způsobují... některé znečištění životního prostředí a nižší stupeň automatizace.
Náklady na laserové svařovací zařízení jsou poměrně vysoké, což omezuje jeho použití v některých oblastech. Zařízení pro obloukové svařování je levné a snadno ovladatelné, takže je vhodné pro situace, kdy nejsou kladeny vysoké požadavky na kvalitu a přesnost svařování a kdy jsou konstrukce jednoduché.

Pájení

Pájení je proces, při kterém se spojují obrobky pomocí přídavného kovu s nižším bodem tání než základní materiály. Zahřívá obrobky a přídavný kov na teplotu vyšší, než je teplota tání přídavného kovu, ale nižší, než je teplota tání základních materiálů. Roztavený plnicí kov vtéká do spáry kapilárním působením, smáčí povrchy základních materiálů a podléhá atomární difúzi. Po ochlazení a ztuhnutí vytvoří pájený spoj spojující obrobky.

Laserové svařování vs. pájení

Laserové svařování využívá laserový paprsek o vysoké hustotě energie k lokálnímu roztavení obrobku, čímž vzniká roztavená lázeň, která po ochlazení tuhne a vytváří spoj. Naproti tomu při pájení se používá přídavný kov s nižší teplotou tání než základní materiály. Ten se zahřeje na teplotu tání a kapilárním působením vyplní mezeru ve spoji, přičemž po ochlazení ztuhne a vytvoří spoj. Laserové svařování tedy zahrnuje přímé tavení a tavení základních materiálů, což vede k vysoké pevnosti spoje, která se blíží pevnosti základních materiálů. Naproti tomu pevnost spoje při pájení je relativně nižší a je omezena pevností přídavného kovu.
Laserové svařování je vhodné pro různé kovy a některé nekovy, zejména pro kovy s vysokou teplotou tání a žáruvzdorné kovy. Pájení je vhodné pro různé kovových materiálů, zejména pro spojování různorodých kovů, tenkých plechů a přesných dílů.
Laserové svařování se široce používá v automobilovém a leteckém průmyslu, elektronice, zdravotnických zařízeních a dalších oborech, kde je vyžadována vysoká kvalita a přesnost svařování. Pájení je široce používá se v chladírenských a klimatizačních zařízeních, přístrojové technice, šperkařství a dalších oborech, kde nejsou kladeny vysoké požadavky na pevnost spojů, ale je zapotřebí dobré těsnění a elektrická/tepelná vodivost.

Svařování elektronovým svazkem (EBW)

Svařování elektronovým svazkem se provádí v prostředí vysokého vakua. Elektronové dělo vysílá elektronový paprsek, což je urychlené vysokým napětím a zaostřené elektromagnetickými čočkami. Paprsek bombarduje povrch obrobku a přeměňuje kinetickou energii na tepelnou, čímž způsobuje, že obrobek se rozpadá. na lokálně tát a dosáhnout svařování.

Laserové svařování vs. EBW

Laserové svařování využívá jako zdroj energie laserový paprsek a může probíhat v atmosféře nebo v prostředí ochranného plynu. EBW využívá svazek urychlených elektronů v prostředí vysokého vakua. a se musí provádět ve vakuové komoře. Laserové svařování tak získává výhodu v provozní flexibilitě, zatímco EBW má vyšší nároky na vybavení a provozní prostředí.
Energetická hustota svařování EBW je obecně vyšší než u laserového svařování, což umožňuje hlubší průnik a užší svary, takže je vhodné zejména pro svařování tlustých plechů a spojování materiálů s vysokou teplotou tání. Laserové svařování má relativně nižší hustotu energie, ale jeho paprsek lze snadno ovládat a zaostřovat, takže je vhodné pro přesné svařování a spojování dílů složitých tvarů.
Díky vysoké hustotě energie je tepelně ovlivněná zóna při svařování EBW menší než při laserovém svařování, což snižuje deformace při svařování a zbytková napětí. To je důležité zejména pro svařování materiálů citlivých na teplo a přesných dílů.
EBW je vhodný pro svařování materiálů s vysokou teplotou tání, vysokou pevností a snadno oxidovatelných materiálů, jako je titan. slitiny a vysokoteplotní slitiny. Laserové svařování má širší rozsah použití, včetně různých kovů a některých nekovových materiálů.
Zařízení EBW je dražší a vyžaduje vakuový systém a další pomocná zařízení, zatímco laserové svařovací zařízení je relativně levnější. Proto se EBW používá hlavně v leteckém a jaderném průmyslu, u přesných přístrojů a v dalších oborech s extrémně vysokými požadavky na kvalitu svařování. Laserové svařování má širší rozsah použití, včetně automobilového průmyslu, elektroniky, zdravotnictví a dalších odvětví.

Mikrosvařování

Mikrosvařování je přesná spojovací technika, která využívá zdroj tepla s vysokou hustotou energie k dosažení spojů v mikroskopickém měřítku. Její pracovní princip obvykle spočívá v zaměření zdroje tepla (např. laserového paprsku, elektrického oblouku nebo elektronového paprsku) do bodu o velikosti mikrometrů nebo submilimetrů, čímž se rychle roztaví místní oblast obrobku, aby se dosáhlo spojení materiálu.

Laserové svařování vs. mikrosvařování

Mikrosvařování se používá hlavně pro spojování miniaturních dílů a mikrostruktur, obvykle s rozměry v rozmezí mikrometrů nebo submikrometrů. Laserové svařování má širší rozsah použití a lze jej použít pro svařování od miniaturních dílů až po velké konstrukce.
Mikrosvařování má obvykle vyšší rychlost svařování, která je vhodná pro hromadnou výrobu. Laserové svařování je také rychlé, ale pro svařování miniaturních dílů může být mikrosvařování efektivnější.
Mikrosvařování i laserové svařování je vhodné pro různé kovy a některé nekovové materiály. Mikrosvařování však může být výhodnější pro spojování některých speciálních materiálů (např. biomateriálů a elektronických součástek) díky malé tepelně ovlivněné zóně, která může zabránit poškození vlastností materiálu.

Odporové svařování

Odporové svařování využívá odporové teplo, které vzniká při svařování. průchod současného přes styčné plochy a přilehlé oblasti obrobků jako zdroj tepla. Pod tlakem dochází k lokálnímu tavení obrobků, čímž se dosáhne jejich spojení. Mezi hlavní typy odporového svařování patří bodové svařování, švové svařování, bodové svařování, svařování na tupo, bleskové svařování a vysokofrekvenční svařování.

Laserové svařování vs. odporové svařování

Laserové svařování využívá jako zdroj tepla laserový paprsek s vysokou hustotou energie, čímž se dosáhne bezkontaktního svařování. Naproti tomu odporové svařování se spoléhá na odporové teplo generované svařováním. průchod současného přes obrobek, což vyžaduje přímý kontakt s obrobkem. Laserové svařování je proto vhodné pro složité a těžko přístupné obrobky, zatímco odporové svařování je vhodnější pro obrobky jednoduchých tvarů, jako jsou klopné a tupé spoje.
Laserové svařování nabízí přesnou kontrolu nad přívodem tepla, což vede k malé tepelně ovlivněné zóně a minimální deformaci svaru. Díky tomu je vhodný pro přesné svařování a svařování materiálů citlivých na teplo. Naproti tomu odporové svařování má relativně vyšší tepelný příkon, širší tepelně ovlivněnou zónu a větší svařovací deformace, takže je vhodné pro situace, kdy svařovací deformace nejsou hlavním problémem.
Laserové svařování má vyšší rychlost svařování a vyšší účinnost, takže je vhodné pro hromadnou výrobu. Odporové svařování má relativně nižší rychlost svařování a je efektivnější. vhodné pro malosériovou a středně sériovou výrobu. Laserové svařovací zařízení je dražší a vyžaduje profesionální obsluhu, zatímco odporové svařovací zařízení je levnější, snadno se obsluhuje a je snadno automatizovatelné.
Laserové svařování je vhodné pro svařování různých kovů a některých nekovových materiálů s širokou škálou použití, včetně automobilového, leteckého, elektronického a zdravotnického průmyslu. Odporové svařování je vhodné především pro elektricky vodivé kovové materiály, jako je ocel a hliník, a je široce používáno v automobilovém průmyslu, výrobě domácích spotřebičů a ve stavebnictví.

Jak vybrat správnou metodu svařování?

Svařování jako nepostradatelná spojovací technologie hraje klíčovou roli v různých průmyslových odvětvích. Vzhledem k široké škále svařovacích metod dostupných na trhu se však výběr nejvhodnější svařovací technologie pro potřeby vašeho odvětví stal pro mnoho společností výzvou. Dále se budeme zabývat tím, jak vyberte si nejvhodnější metodu svařování pro váš obor z více hledisek.

Materiál a tloušťka obrobku

Různé metody svařování jsou vhodné pro různé materiály a tloušťky. Laserové svařování je například vhodné pro různé kovy a některé nekovové materiály a vyniká zejména při svařování tenkých plechů. Naproti tomu obloukové svařování je vhodnější pro svařování tlustých plechů a velkých konstrukčních dílů. Při výběru metody svařování je proto třeba v první řadě zohlednit typ a tloušťku materiálu obrobku.

Vyhodnocení požadavků na kvalitu a přesnost svařování

Různá odvětví mají různé požadavky na kvalitu a přesnost svařování. Například odvětví, jako je letecký průmysl a lékařské přístroje, mají extrémně vysoké požadavky na kvalitu a přesnost svařování, takže laserové svařování a svařování elektronovým paprskem jsou ideální volbou. Na druhou stranu odvětví, jako je stavebnictví a stavba mostů, mají relativně nižší požadavky na kvalitu a přesnost svařování a jejich požadavky mohou splňovat i tradiční metody svařování, jako je obloukové a odporové svařování.

Zaměření na efektivitu výroby a náklady

Při výběru metody svařování je třeba zohlednit také efektivitu výroby a náklady. Vysoce automatizované svařování metody, jako je svařování laserem a svařování elektronovým paprskem, mají sice vyšší náklady na zařízení, ale nabízejí vysokou efektivitu výroby a jsou vhodné pro hromadnou výrobu. Tradiční metody svařování, jako je obloukové svařování a odporové svařování, mají nižší náklady na zařízení, ale relativně nižší účinnost výroby, což je činí vhodné pro malosériovou a středněsériovou výrobu nebo svařování na místě.

Zohlednění faktorů prostředí a bezpečnosti

Při některých metodách svařování vznikají výpary, škodlivé plyny nebo záření, které mohou mít vliv na životní prostředí a zdraví obsluhy. Při výběru metody svařování je proto třeba zohlednit také faktory životního prostředí a bezpečnosti. Laserové svařování a svařování elektronovým paprskem jsou relativně šetrné k životnímu prostředí, zatímco při obloukovém svařování je třeba dbát na ochranná opatření.

Vyhledejte odborné poradenství

Pokud jste neznámý se svařovací technologií nebo je pro vás obtížné určit nejvhodnější metodu svařování pro váš obor, můžete požádat o odbornou radu. Můžete vést podrobné rozhovory s dodavateli svařovacích strojů, abyste se dozvěděli více o odborných znalostech v oblasti svařování, a nechat si od nich poskytnout odborné rady a návrhy. Můžete se také informovat u přátel, kteří si svářečky zakoupili, o jejich uživatelských zkušenostech.

Výběr vláknových laserových svářeček

Na trhu jsou k dispozici různé typy vláknových laserových svářeček, například ruční laserové svářečky, stolní laserové svářečky a automatické robotické laserové svářečky. Níže je uveden přehled různých typů vláknových laserových svářeček, které si můžete vybrat podle svých potřeb.

Závěr

Prostřednictvím srovnávací analýzy laserového svařování a tradičního svařování v tomto článku můžeme vidět charakteristiky použití různých metod svařování v různých oblastech. Při výběru metody svařování je třeba komplexně zvážit faktory, jako je materiál obrobku, požadavky na svařování, efektivita výroby a náklady, zvážit výhody a nevýhody laserového svařování a tradičních metod svařování a vybrat nejvhodnější technologii svařování pro naše konkrétní potřeby.

S neustálým vývojem laserové technologie a snižováním nákladů se možnosti použití laserového svařování ještě rozšíří. Očekává se, že se jeho jedinečné přednosti projeví ve více oblastech, což bude hnací silou rozvoje technologie svařování.

Laserové svařování vs. tradiční svařování: Srovnání mezi jednotlivými druhy svařování